Radioaktiivse lagunemise ajal muutub aktiivsusseadus. Radioaktiivse lagunemise põhiseadus

Vajalik seisukord radioaktiivne lagunemine on see, et algtuuma mass peab ületama lagunemissaaduste masside summat. Seetõttu toimub iga radioaktiivne lagunemine koos energia vabanemisega.

Radioaktiivsus jagatud looduslikeks ja tehislikeks. Esimene viitab radioaktiivsetele tuumadele, mis eksisteerivad looduslikud tingimused, teine ​​- poolt saadud tuumadele tuumareaktsioonid laboritingimustes. Põhimõtteliselt ei erine need üksteisest.

Peamised radioaktiivsuse tüübid hõlmavad α-, β- ja γ-lagunemist. Enne nende üksikasjalikumat iseloomustamist vaatleme nende protsesside kulgemise seadust ajas, mis on ühine kõikidele radioaktiivsuse liikidele.

Identsed tuumad lagunevad erinevatel aegadel, mida ei saa ette ennustada. Seetõttu võime eeldada, et lühikese aja jooksul lagunevate tuumade arv dt, võrdeline arvuga N sel hetkel saadaolevad tuumad ja dt:

Seost (3.5) nimetatakse radioaktiivse lagunemise põhiseaduseks. Nagu näete, number N veel lagunemata tuumade arv väheneb aja jooksul eksponentsiaalselt.

Radioaktiivse lagunemise intensiivsust iseloomustab ajaühikus lagunevate tuumade arv. Punktist (3.4) on näha, et see kogus | dN / dt | = λN. Seda nimetatakse tegevuseks. A. Seega tegevus:

.

Seda mõõdetakse bekerellides (Bq), 1 Bq = 1 lagunemine / s; ja ka curie-s (Ci), 1 Ci = 3,7∙10 10 Bq.

Aktiivsust radioaktiivse preparaadi massiühiku kohta nimetatakse eriaktiivsuseks.

Pöördume tagasi valemi (3.5) juurde. Koos pidevaga λ ja aktiivsus A radioaktiivse lagunemise protsessi iseloomustavad veel kaks suurust: poolestusaeg T 1/2 ja keskmine eluiga τ tuumad.

Pool elu T 1/2- aeg, mille jooksul radioaktiivsete tuumade esialgne arv väheneb keskmiselt kahe võrra:

,

Keskmine eluiga τ defineerime järgmiselt. Südamike arv δN(t), mis on teatud aja jooksul lagunenud ( t, t + dt), määratakse avaldise (3.4) parema poolega: δN(t) = λNdt. Iga sellise tuuma eluiga on t. Seega kõigi eluea summa N0 algselt saadaolevate tuumade osa määratakse ekspressiooni integreerimise teel tδN(t) ajas 0 kuni ∞. Kõigi eluea summa jagamine N0 südamikud per N0, leiame keskmise eluea τ kõnealune tuum:

Märka seda τ võrdub, nagu tuleneb (3.5), ajavahemikuga, mille jooksul tuumade esialgne arv väheneb eüks kord.

Võrreldes (3.8) ja (3.9.2), näeme, et poolestusaeg T 1/2 ja keskmine eluiga τ on samas järjekorras ja on seotud suhtega:

.

Kompleksne radioaktiivne lagunemine võib toimuda kahel juhul:

füüsiline tähendus Nendest võrranditest on see, et tuumade 1 arv väheneb nende lagunemise tõttu ja tuumade 2 arv täieneb tuumade 1 lagunemise tõttu ja väheneb selle enda lagunemise tõttu. Näiteks esialgsel ajal t= 0 saadaval N01 südamikud 1 ja N02 tuumad 2. Selliste algtingimuste korral on süsteemi lahendus järgmine:

Kui samal ajal N02= 0, siis

.

Väärtuse hindamiseks N 2(t) saab kõverate joonistamiseks kasutada graafilist meetodit (vt joonis 3.2). e−λt ja (1- e−λt). Sel juhul funktsiooni eriomaduste tõttu e−λt väärtuste jaoks on väga mugav joonistada kõvera ordinaadid t vastav T, 2T, … jne. (vt tabel 3.1). Seos (3.13.3) ja joonis 3.2 näitavad, et radioaktiivse tütre hulk suureneb aja jooksul ja t >> T2 (λ 2 t>> 1) läheneb oma piirväärtusele:

ja seda nimetatakse igivanaks või ilmalik tasakaal. Ilmaliku võrrandi füüsiline tähendus on ilmne.

Joonis 3.3. Kompleksne radioaktiivne lagunemine.

Kuna võrrandi (3.4) kohaselt λN on võrdne lagunemiste arvuga ajaühikus, siis suhtarvuga λ 1 N 1 = λ 2 N 2 tähendab, et tütaraine lagunemiste arv λ 2 N 2 on võrdne lähteaine lagunemiste arvuga, s.o. sel juhul tekkinud tütaraine tuumade arv λ 1 N 1. Ilmalikku võrrandit kasutatakse laialdaselt pikaealiste radioaktiivsete ainete poolestusaja määramiseks. Seda võrrandit saab kasutada kahe vastastikku muunduva aine võrdlemisel, millest teisel on palju lühem poolestusaeg kui esimesel ( T2 << T1) tingimusel, et see võrdlus tehakse õigel ajal t >> T2 (T2 << t << T1). Kahe radioaktiivse aine järjestikuse lagunemise näide on raadiumi Ra muutumine radooniks Rn. On teada, et 88 Ra 226, eraldub poolestusajaga T1 >> 1600 aastatα-osakesed, muutub radioaktiivseks gaasiks radooniks (88 Rn 222), mis ise on radioaktiivne ja eraldab poolestusajaga α-osakesi T2 ≈ 3.8 päevadel. Selles näites lihtsalt T1 >> T2, nii korraks t << T1 võrrandite (3.12) lahendi saab kirjutada kujul (3.13.3).

Edasiseks lihtsustamiseks on vajalik, et tuumade esialgne arv Rn oleks võrdne nulliga ( N02= 0 at t= 0). See saavutatakse katse spetsiaalse seadistusega, milles uuritakse Ra muundumist Rn-ks. Selles katses asetatakse Ra preparaat klaaskolbi, mille toru on ühendatud pumbaga. Pumba töötamise ajal pumbatakse eralduv gaasiline Rn kohe välja ja selle kontsentratsioon koonuses on null. Kui mingil hetkel pumba töötamise ajal on koonus pumbast isoleeritud, siis sellest hetkest, mida saab võtta kui t= 0, hakkab tuumade Rn arv koonuses kasvama vastavalt seadusele (3.13.3): N Ra ja N Rn- täpne kaalumine ja λRn- määrates mõõtmiseks mugava poolestusaja Rn, mille väärtus on 3,8 päevadel. Nii et neljas väärtus λRa saab arvutada. See arvutus annab raadiumi poolestusaja TRa ≈ 1600 aastat, mis langeb kokku määramise tulemustega TRa emiteeritud α-osakeste absoluutloendamise meetodil.

Erinevate radioaktiivsete ainete aktiivsuse võrdlemisel valiti võrdlusaluseks Ra ja Rn radioaktiivsus. Radioaktiivsuse ühiku kohta - 1 Võti- vastu võetud 1 g raadiumi aktiivsus või radooni kogus, mis on sellega tasakaalus. Viimast saab hõlpsasti leida järgmistest arutlustest.

On teada, et 1 G raadium läbib ~3,7∙10 10 sekundis laguneb. Seega.

Radioaktiivsete tuumade arvu muutus aja jooksul. Rutherford ja Soddy 1911. aastal katsetulemusi kokku võttes näitasid, et osade elementide aatomites toimuvad järjestikused muundumised, moodustades radioaktiivsed perekonnad, kus iga liige tekib eelmisest ja moodustab omakorda järgmise.

Seda saab mugavalt illustreerida raadiumist radooni tekke näitega. Kui see asetatakse suletud ampulli, näitab gaasi analüüs mõne päeva pärast, et selles ilmuvad heelium ja radoon. Heelium on stabiilne ja seetõttu akumuleerub, samas kui radoon ise laguneb. Kõver 1 joonisel fig. 29 iseloomustab radooni lagunemisseadust raadiumi puudumisel. Ühtlasi kantakse y-teljele lagunemata radoonituumade arvu ja nende algarvu suhe On näha, et sisaldus väheneb eksponentsiaalselt. Kõver 2 näitab, kuidas muutub radioaktiivsete radoonituumade arv raadiumi juuresolekul.

Radioaktiivsete ainetega tehtud katsed näitasid, et väliseid tingimusi (kõrge temperatuurini kuumutamine,

magnet- ja elektriväljad, kõrged rõhud) ei saa mõjutada lagunemise olemust ja kiirust.

Radioaktiivsus on aatomituuma omadus ja teatud tüüpi tuumade puhul teatud energiaseisundis on radioaktiivse lagunemise tõenäosus ajaühikus konstantne.

Riis. 29. Radooni aktiivsete tuumade arvu sõltuvus ajast

Kuna lagunemisprotsess on spontaanne (iseeneslik), siis lagunemisest tingitud tuumade arvu muutus teatud aja jooksul on määratud ainult radioaktiivsete tuumade arvuga hetkel ja on võrdeline ajaintervalliga.

kus on lagunemiskiirust iseloomustav konstant. Integreerides (37) ja eeldades, et saame

st tuumade arv väheneb eksponentsiaalselt.

See seadus viitab statistilistele keskmistele ja kehtib ainult piisavalt suure hulga osakeste puhul. X väärtust nimetatakse radioaktiivse lagunemise konstandiks, sellel on mõõde ja see iseloomustab ühe aatomi lagunemise tõenäosust ühe sekundi jooksul.

Iseloomustamiseks radioaktiivsed elemendid tutvustatakse ka poolväärtusaja mõistet, mille all mõistetakse aega, mille jooksul pool olemasolevast aatomite arvust laguneb. Asendades tingimuse võrrandiga (38), saame

kust logaritme kasutades leiame selle

ja poolväärtusaeg

Radioaktiivse lagunemise eksponentsiaalse seaduse kohaselt on igal ajal nullist erinev tõenäosus leida tuumasid, mis pole veel lagunenud. Nende tuumade eluiga ületab

Vastupidi, teised tuumad, mis on selleks ajaks lagunenud, on elanud erinevaid aegu, antud radioaktiivse isotoobi lühem keskmine eluiga on määratletud kui

Tähistades saame

Järelikult on radioaktiivse tuuma keskmine eluiga võrdne lagunemiskonstandi R pöördarvuga. Aja jooksul väheneb tuumade esialgne arv teguri võrra.

Katsetulemuste töötlemiseks on mugav esitada võrrand (38) muul kujul:

Väärtust nimetatakse antud radioaktiivse preparaadi aktiivsuseks, see määrab lagunemiste arvu sekundis. Aktiivsus on iseloomulik kogu lagunevale ainele, mitte ühele tuumale. Praktiline tegevusüksus on curie. 1 curie on võrdne raadiumis sisalduvate lagunenud tuumade arvuga 1-s lagunemise sekundis). Kasutatakse ka väiksemaid ühikuid, milli- ja mikrokuureid. Füüsikalise eksperimendi praktikas kasutatakse mõnikord teist aktiivsusühikut - Rutherfordi lagunemised/sek.

Radioaktiivse lagunemise statistiline olemus. Radioaktiivne lagunemine on põhimõtteliselt statistiline nähtus. Me ei saa täpselt öelda, millal antud tuum laguneb, kuid saame vaid näidata, kui suure tõenäosusega see teatud aja jooksul laguneb.

Radioaktiivsed tuumad ei "vanane" oma eksisteerimise käigus. Vanuse mõiste on neile üldiselt kohaldamatu, kuid rääkida saab vaid nende keskmisest eluajast.

Radioaktiivse lagunemise seaduse statistilisest olemusest tuleneb, et seda järgitakse rangelt, kui see on suur, ja kui see on väike, tuleks jälgida kõikumisi. Lagunevate tuumade arv ajaühikus peab kõikuma keskmise väärtuse ümber, mida iseloomustab ülaltoodud seadus. Seda kinnitavad eraldunud osakeste arvu eksperimentaalsed mõõtmised radioaktiivne aine ajaühiku kohta.

Riis. 30. Tegevuse logaritmi sõltuvus ajast

Fluktuatsioonid järgivad Poissoni seadust. Radioaktiivsete preparaatidega mõõtmiste tegemisel tuleb seda alati arvestada ja määrata katsetulemuste statistiline täpsus.

Lagunemiskonstandi X määramine. Radioaktiivse elemendi lagunemiskonstandi X määramisel taandatakse katse nii, et registreeritakse ravimist eraldunud osakeste arv ajaühikus, st määratakse selle aktiivsus. Seejärel joonistatakse graafik aktiivsuse muutumisest ajas, tavaliselt poollogaritmilisel skaalal. Puhta isotoobi, isotoopide segu või radioaktiivse perekonna uuringutes saadud sõltuvuste vorm osutub erinevaks.

Toome näitena mõned juhtumid.

1. Uurime üht radioaktiivset elementi, mille lagunemisel tekivad stabiilsed tuumad. Võttes avaldise (41) logaritmi, saame

Seetõttu on antud juhul aktiivsuse logaritm aja lineaarne funktsioon. Selle sõltuvuse graafik on sirge kujuga, mille kalle (joon. 30)

2. Uuritakse radioaktiivset perekonda, milles toimub terve ahel radioaktiivseid muundumisi. Lagunemisest tekkinud tuumad osutuvad omakorda ise radioaktiivseteks:

Sellise ahela näide on lagunemine:

Leiame seaduse, mis sel juhul kirjeldab radioaktiivsete aatomite arvu muutumist ajas. Lihtsuse huvides toome välja ainult kaks elementi: A-t peetakse esialgseks ja B-d vahepealseks.

Seejärel määratakse võrrandisüsteemist tuumade A ja tuumade B arvu muutus

Tuumade A arv väheneb nende lagunemise tõttu ja tuumade B arv väheneb tuumade B lagunemise tõttu ja suureneb tuumade A lagunemise tõttu.

Kui juures on tuumad A, kuid tuumad B puuduvad, kirjutatakse algtingimused kujul

Võrrandite (43) lahendusel on vorm

ja tuumadest A ja B koosneva allika koguaktiivsus:

Vaatleme nüüd radioaktiivsuse logaritmi sõltuvust ajast erinevate suhete ja vahel

1. Esimene element on lühiealine, teine ​​pikaealine, s.t. Sel juhul on allika koguaktiivsuse muutust näitav kõver joonisel fig. 31, a. Alguses määrab kõvera kulgemise peamiselt aktiivsete tuumade arvu kiire vähenemine, ka B tuumad lagunevad, kuid aeglaselt ning seetõttu ei mõjuta nende lagunemine kõvera kaldenurka lõigus . Edaspidi on isotoopide segus vähe A-tüüpi tuumasid ja kõvera kalde määrab lagunemiskonstant. Väärtuse määramiseks on vaja arvestada ka pikaealise elemendi lagunemise mõju kõvera esimese osa kaldele. Selleks ekstrapoleeritakse sirge lühikeste aegade piirkonda, mitmes punktis lahutatakse elemendi B poolt määratud aktiivsus koguaktiivsusest vastavalt saadud väärtustele

nad ehitavad elemendile A sirge ja leiavad selle nurga järgi (sel juhul on vaja lülituda logaritmidelt antilogaritmidele ja vastupidi).

Riis. 31. Kahe radioaktiivse aine segu aktiivsuse logaritmi sõltuvus ajast: a - kell kl.

2. Esimene element on pikaealine ja teine ​​lühiealine. Sõltuvus on sel juhul joonisel fig. 31b. Alguses suureneb ravimi aktiivsus seoses B tuumade kuhjumisega Seejärel tekib radioaktiivne tasakaal, mille juures A-tuumade arvu ja B-tuumade arvu suhe muutub konstantseks. Seda tüüpi tasakaalu nimetatakse üleminekuperioodiks. Mõne aja pärast hakkavad mõlemad ained lähteelemendi lagunemiskiirusel vähenema.

3. Esimese isotoobi poolestusaeg on palju pikem kui teise (tuleb märkida, et mõne isotoobi poolestusaega mõõdetakse miljonites aastates). Sel juhul tekib mõne aja pärast nn ilmalik tasakaal, kus iga isotoobi tuumade arv on võrdeline selle isotoobi poolestusajaga. Suhe

>> Radioaktiivse lagunemise seadus. Pool elu

§ 101 RADIOAKTIIVSE LAGUNEMISE SEADUS. POOL ELU

Radioaktiivne lagunemine järgib statistilist seadust. Radioaktiivsete ainete muundumist uurides tuvastas Rutherford empiiriliselt, et nende aktiivsus aja jooksul väheneb. Seda arutati eelmises lõigus. Seega väheneb radooni aktiivsus 1 min pärast 2 korda. Aja jooksul väheneb ka selliste elementide nagu uraan, toorium ja raadium aktiivsus, kuid palju aeglasemalt. Iga radioaktiivse aine jaoks on teatud ajavahemik, mille jooksul aktiivsus väheneb 2 korda. Seda intervalli nimetatakse poolestusajaks. Poolväärtusaeg T on aeg, mille jooksul pool radioaktiivsete aatomite esialgsest arvust laguneb.

Aktiivsuse langus, st lagunemiste arv sekundis, olenevalt ühe radioaktiivse preparaadi ajast, on näidatud joonisel 13.8. Selle aine poolväärtusaeg on 5 päeva.

Nüüd tuletame radioaktiivse lagunemise seaduse matemaatilise vormi. Olgu radioaktiivsete aatomite arv alghetkel (t= 0) N 0 . Siis pärast poolestusaega on see arv võrdne

Pärast teist sarnast ajavahemikku võrdub see arv järgmisega:

Sama elemendi tuumade radioaktiivne lagunemine toimub järk-järgult ja koos erinev kiirus erinevate radioaktiivsete elementide jaoks. Tuuma lagunemise hetke on võimatu ette määrata, küll aga on võimalik kindlaks teha ühe tuuma lagunemise tõenäosus ajaühiku kohta. Lagunemise tõenäosust iseloomustab koefitsient "λ" - lagunemiskonstant, mis sõltub ainult elemendi olemusest.

Radioaktiivse lagunemise seadus.(Slaid 32)

Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et:

Võrdsete ajavahemike korral laguneb antud elemendi saadaolevate (st selle intervalli alguseks veel lagunemata) tuumade sama osa.

Radioaktiivse lagunemise seaduse diferentsiaalvorm.(slaid 33)

Määrab lagunemata aatomite arvu sõltuvuse Sel hetkel aeg aatomite esialgsest arvust võrdluspunkti nullmomendil, samuti lagunemisajast "t" ja lagunemiskonstandist "λ".

N t - saadaolev südamike arv.

dN on saadaolevate aatomite arvu vähenemine;

dt on lagunemisaeg.

dN ~ N t dt Þ dN = –λ N t dt

"λ" - proportsionaalsuse koefitsient, lagunemiskonstant, iseloomustab saadaolevate, veel lagunemata tuumade osakaalu;

"–" - ütleb, et aja jooksul lagunevate aatomite arv väheneb.

Tagajärg nr 1:(slaid 34)

λ = –dN/N t dt - radioaktiivse lagunemise suhteline kiirus antud aine on konstantne väärtus.

Tagajärg nr 2:

dN/N t = – λ · Nt - radioaktiivse lagunemise absoluutkiirus on võrdeline lagunemata tuumade arvuga aja dt järgi. See ei ole "konst", sest väheneb aja jooksul.

4. Radioaktiivse lagunemise seaduse terviklik vorm.(slaid 35)

Määrab järelejäänud aatomite arvu sõltuvuse antud ajahetkel (N t) nende algarvust (N o), ajast (t) ja lagunemiskonstandist "λ". Integraalvorm saadakse diferentsiaalist:

1. Eraldage muutujad:

2. Integreerime võrdsuse mõlemad osad:

3. Leidke integraalid Þ -ühine otsus

4. Leidke konkreetne lahendus.

Kui t = t 0 = 0 Þ N t = N 0, asendame need tingimused üldlahendusega

(start(algne number

aatomite lagunemine)

Þ Seega:

seaduse tervikvorm p/akt. lagunemine

N t - aatomite arv, mis pole selleks ajaks lagunenud t ;

N0 - algne aatomite arv at t = 0 ;

λ - lagunemiskonstant;

t - lagunemisaeg

Järeldus: Saadaolev lagunemata aatomite arv on ~ esialgne arv ja väheneb aja jooksul vastavalt eksponentsiaalseadusele. (slaid 37)

Nt = N 0 2 λ 1 λ 2 > λ 1 Nt = N 0 e λ t

5. Poolväärtusaeg ja selle seos lagunemiskonstandiga. ( slaid 38.39)

Poolväärtusaeg (T) on aeg, mille jooksul pool radioaktiivsete tuumade esialgsest arvust laguneb.

See iseloomustab erinevate elementide lagunemiskiirust.

"T" määratluse põhitingimused:

1. t \u003d T - poolestusaeg.

2. - pool tuumade algsest arvust "T" puhul.

Ühenduse valemi võib saada, kui need tingimused asendada radioaktiivse lagunemise seaduse integraalvormiga

1.

2. Vähendage "N 0". Þ

3.

4. Tugevdada.

Þ

5.

Isotoopide poolestusaeg on väga erinev: (slaid 40)

238 U ® T = 4,51 10 9 aastat

60 Co ® T = 5,3 aastat

24 Na® T = 15,06 tundi

8 Li ® T = 0,84 s

6. Tegevus. Selle liigid, mõõtühikud ja kvantifitseerimine. tegevuse valem.(slaid 41)

Praktikas on see ülima tähtsusega koguarv allikale omistatav lagunemine radioaktiivne kiirgus ajaühiku kohta => kvantitatiivselt määrata lagunemise mõõt tegevust radioaktiivne aine.

Aktiivsus (A) sõltub suhtelisest lagunemiskiirusest "λ" ja olemasolevast tuumade arvust (st isotoobi massist).

"A" - iseloomustab isotoobi absoluutset lagunemiskiirust.

3 võimalust tegevusvalemi kirjutamiseks: (slaid 42.43)

I. Radioaktiivse lagunemise seadusest kuni diferentsiaalne vorm järgmine:

Þ

tegevust (radioaktiivse lagunemise absoluutne kiirus).

tegevust

II. Radioaktiivse lagunemise seadusest terviklikul kujul järeldub:

1. (korrutage võrdsuse mõlemad pooled arvuga "λ").

Þ

2. ; (esialgne tegevus kl t = 0)

3. aktiivsuse langus järgib eksponentsiaalset seadust

III. Kui kasutate lagunemiskonstandi "λ" ja poolestusaja "T" seost, on järgmine:

1. (korrutame võrdsuse mõlemad pooled arvuga " N t "tegevuse saamiseks). Þ ja hankige tegevuse valem

2.

Tegevusühikud:(slaid 44)

A. Süsteemiüksused.

A = dN/dt

1[disp/s] = 1[Bq] – bekerell

1Mdisp/s = 10 6 hajuvus/s = 1 [Rd] – rutherford

B. Süsteemivälised mõõtühikud.

[Ki] - curie(vastab 1 g raadiumi aktiivsusele).

1 [Ci] = 3,7 10 10 [disp/s]- 1 g raadiumis laguneb 1 s jooksul 3,7 10 10 radioaktiivset tuuma.

Tegevused:(slaid 45)

1. Konkreetne on aktiivsus aine massiühiku kohta.

Ja ud. = dA/dm [Bq/kg].

Seda kasutatakse pulbriliste ja gaasiliste ainete iseloomustamiseks.

2. Volumetriline on aktiivsus aine või keskkonna mahuühiku kohta.

A umbes \u003d dA / dV [Bq / m 3]

Seda kasutatakse vedelate ainete iseloomustamiseks.

Praktikas mõõdetakse aktiivsuse vähenemist spetsiaalsete radiomeetriliste instrumentide abil. Teades näiteks ravimi ja 1 tuuma lagunemisel tekkinud produkti aktiivsust, on võimalik välja arvutada, mitut osakest igat tüüpi ravim 1 sekundi jooksul kiirgab.

Kui tuuma lõhustumise ajal tekivad neutronid "n", siis neutronite voog "N" kiirgub 1 sekundiga. N = n A.

©2015-2019 sait
Kõik õigused kuuluvad nende autoritele. See sait ei pretendeeri autorlusele, kuid pakub tasuta kasutamist.
Lehe loomise kuupäev: 2016-08-08

§ 15-f. Radioaktiivse lagunemise seadus

"Manuaalsete" stsintillatsiooniloendurite ja eriti Geigeri-Mülleri loendurite tulek, mis aitas automatiseerida osakeste loendamist (vt § 15), viis füüsikud olulise järelduseni. Iga radioaktiivset isotoopi iseloomustab radioaktiivsuse spontaanne nõrgenemine, mis väljendub lagunevate tuumade arvu vähenemises ajaühikus.

Erinevate radioaktiivsete isotoopide aktiivsuse joonistamine viis teadlased samasse sõltuvusse eksponentsiaalne funktsioon(vt graafikut). Vaatlusaeg on kantud piki horisontaaltelge ja lagunemata tuumade arv piki vertikaaltelge. Joonte kõverus võis olla erinev, kuid funktsioon ise, mis väljendas graafikutega kirjeldatud sõltuvusi, jäi samaks:

See valem väljendab Radioaktiivse lagunemise seadus: tuumade arv, mis ei ole aja jooksul lagunenud, on defineeritud kui tuumade esialgse arvu korrutis 2-ga võimsusega, mis on võrdne vaatlusaja ja poolväärtusaja suhtega, võttes arvesse negatiivse märgiga.

Nagu katsete käigus selgus, saab erinevaid radioaktiivseid aineid iseloomustada erinevalt pool elu- aeg, mille jooksul veel lagunemata tuumade arv väheneb poole võrra(vt tabelit).

Mõnede keemiliste elementide mõnede isotoopide poolestusajad. Väärtused on antud nii looduslike kui kunstlike isotoopide kohta.

Poolväärtusaeg on üldiselt aktsepteeritud füüsiline kogus iseloomustavad radioaktiivse lagunemise kiirust. Seda näitavad arvukad katsed isegi radioaktiivse aine väga pika vaatluse korral on selle poolestusaeg konstantne, see tähendab, et see ei sõltu juba lagunenud aatomite arvust. Seetõttu on radioaktiivse lagunemise seadus leidnud rakendust arheoloogiliste ja geoloogiliste leidude vanuse määramise meetodis.

Radiosüsiniku analüüsi meetod. Süsinikku on Maal väga palju keemiline element, mis sisaldab stabiilseid isotoope süsinik-12, süsinik-13 ja radioaktiivset isotoopi süsinik-14, mille poolestusaeg on 5,7 tuhat aastat (vt tabelit). Elusorganismid, kes tarbivad toitu, koguvad oma kudedesse kõik kolm isotoopi. Pärast organismi eluea lõppu süsiniku juurdevool lakkab ja aja jooksul väheneb selle sisaldus loomulikult, radioaktiivse lagunemise tõttu. Kuna laguneb ainult süsinik-14, muutub süsiniku isotoopide suhe elusorganismide fossiilsetes jäänustes sajandite ja aastatuhandete jooksul. Seda "süsiniku proportsiooni" mõõtes saab otsustada arheoloogilise leiu vanuse üle.

Radiosüsiniku analüüsi meetod on rakendatav ka geoloogiliste kivimite, aga ka fossiilsete majapidamistarvete puhul, kuid tingimusel, et proovi isotoopide suhe ei ole selle olemasolu jooksul häiritud, näiteks tulekahju või mõne muu allika toimel. tugev kiirgusallikas. Selliste põhjuste arvestamata jätmine kohe pärast selle meetodi avastamist tõi kaasa vigu mitmete sajandite ja aastatuhandete jooksul. Tänapäeval kasutatakse süsinik-14 isotoobi jaoks "sajandat kalibreerimisskaalasid", mis põhinevad selle levikul pikaealistel puudel (näiteks Ameerika tuhandeaastases sekvoias). Nende vanust saab üsna täpselt välja arvutada – puidu aastarõngaste järgi.

Radiosüsiniku analüüsi meetodi rakenduspiiriks oli 21. sajandi alguses 60 000 aastat. Et mõõta näiteks vanemate isendite vanust kivid või meteoriite, kasutage sarnast meetodit, kuid süsiniku asemel jälgige uraani või muude elementide isotoope, olenevalt uuritava proovi päritolust.